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番外 · 题谱 · 2005 · P14

2005 IMO Shortlist S14

数论 · P3/P6 · 压轴题

题面据 IMO Shortlist 可核档案整理;中文题意为本站自译,公式请以原始来源为准。

IMO Shortlist 2005 S14 number-theory

Find all positive integers nn such that there exists a unique integer aa such that 0a<n!0\leq a < n! with the following property:
n!an+1n!\mid a^n + 1

*Proposed by Carlos Caicedo, Colombia*

查找所有正整数 nn,使得存在唯一整数 aa,使得 0a<n!0\leq a < n! 具有以下属性:

$$ n!\mid a^n + 1

$$

*由哥伦比亚 Carlos Caicedo 提议*

提示 1

先看同余、整除、最大公因数和 p 进赋值。

提示 2

把整数条件转成同余方程、指数比较或下降过程。

提示 3

若要存在性,用构造;若要唯一性,用最小反例、无限下降或模限制。

完整解答

这页先给题面、题型和提示阶梯,完整证明留给读者逐步展开。2005 年 IMO Shortlist S14 可先归入数论:第一步把题设翻成对象、条件、目标三行;第二步沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;第三步补齐边界情形,并回到题目原要求核对。

这题适合先独立想一轮再打开提示。不要急着搜索完整解答,先问自己:题面里最硬的限制是哪一句?